涪陵某一级公路深路堑顺层工点加固设计

涪陵某一级公路深路堑顺层工点加固设计

杨敏 1 石志龙 1 郭福军 1 俞徐 1 冉令 2 罗美江 1 吕婷 2

1中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆 400023； 2．中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031

摘要：涪陵某一级公路K14+150～+900段深路堑顺层工点，综合分析了该处顺层的结构特征，并结合现场地质勘察情况对其稳定性分析，提出合理的加固设计方案。经检算，采用了路堑坡脚设置桩板墙加固、桩顶分级顺层清方、坡面采用锚杆框架梁、截水沟等综合加固措施。

关键词：顺层；桩板墙；分级顺层清方；综合加固措施

1、前言

K14+150～+900段为深挖方路基，路基设计宽度20m，为一级公路，设计车速60km/h，线路走向与岩层走向基本一致，左侧为顺层，地表覆盖层为粉质粘土，厚0.5～2m；下伏基岩为砂、泥岩。由于顺层岩质边坡在开始施工时，坡体内的结构面受水、二次地应力以及施工扰动等因素的作用可能会引起边坡滑移失稳。本文根据该工点的勘察设计情况，提出具有针对性的综合加固措施。

2、工程地质特征

2.1 地形地貌

K14+150～+900段路基属低山斜坡地貌，局部段中心为一沟槽，漕宽约25～35m，自然横坡较陡，一般15~40°。

2.2地层岩性

本段斜坡上覆土层主要为第四系全新统残坡积层（Q₄^dl+el）粉质粘土，为棕褐色，可塑～硬塑状，厚0m～2m；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J₂s）砂、泥岩。泥岩呈紫红色，泥质结构，中～厚层状构造。砂岩呈灰黄色或青灰色，钙质胶结，细-中粒结构，中厚～厚层状构造。

2.3地质构造

本段位于太和场背斜北西翼，岩层呈单斜产出，岩层产状300~320°∠20~26°，岩体中主要可见2组代表性构造裂隙：①100°～120°∠50°～75°：裂面较平整，间距0.5～2.0m，延伸长0.5～1.5m ，张开宽2～5mm，无充填，结合程度差；②10°～30°∠75°～88°：裂面多平直，间距0.3～1.2m，延伸0.3～2.0m，张开宽2～8mm，无充填，结合程度差。

2.4水文地质条件

地下水类型主要有松散堆积层的孔隙潜水和基岩裂隙水，前者赋存于第四系覆盖层中，接受大气降水的补给，由于覆盖层厚度较薄，且分布不均，故孔隙潜水贫乏；下伏基岩岩体中裂隙较发育，不利地下水的赋存，地下水的补给条件差，径流、排泄条件好，故基岩裂隙水亦贫乏。

2.5不良地质顺层

岩层产状300~320°∠20~26°，线路总体走向约210°～260°，线路走向与岩层走向基本一致，左侧为顺向坡，开挖过程中边坡可能沿层面发生滑动。

3、顺层稳定性分析

3.1计算依据:

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）A.0.2条，采用平面滑动面法对边坡进行稳定性分析，及《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）表3.7.7，采用非正常工况I对该段边坡进行稳定计算，安全系数取1.20 ，计算公式如下：

3.2稳定性分析

为了进一步评价该段深路堑稳定性，选取典型横断面（K14+760）采用平面滑动法进行稳定性验算，计算时按最不利情况考虑，验算暴雨工况下，边坡岩体饱和重度取25.3KN/m3，根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）表3.7.3-1，层面砂岩夹泥岩C值取20KPa，Φ取16°，容重取25.2 kN/m3，相关计算过程及计算示意图如下：

表1 K14+500～K14+900段左侧顺层边坡极射赤平投影

图1 K14+150～+900段左侧顺层边坡计算简图

表3 K14+150～+900段左侧顺层边坡稳定性分析结果

计算结构面	工况	岩体重 度γ（kN/m3）	岩体体积V（m3）	结构面	结构面	结构面面积A（m2）	结构面	抗滑力(kN)	下滑力(kN)	稳定系数Ks
				倾角θ（°）	内摩擦角φ（°）		粘聚力c（kPa）
层面	暴雨工况	25.20	1760	22.00	16.00	84.30	20.00	13946	16680	0.82

计算表明，该边坡在暴雨工况下的稳定系数为0.82，处于基本稳定状态，小于一级公路路堑边坡稳定安全系数1.20，安全储备不足。

K14+150～+900段为深路堑，右侧最大直立开挖高度约38m，经赤平投影分析，边坡虽存在外倾结构面J1（裂隙①），但裂隙倾角64°较陡，对边坡整体稳定性无影响，建议采用坡率法分阶放坡，每阶高度不超过10m；左侧为顺层边坡，最大直立开挖高度约39m，经赤平投影分析，边坡稳定性主要受外倾层面控制，经计算，稳定性系数为0.82，小于一级公路路堑边坡稳定安全系数1.20，

3.2稳定性计算结果

根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）表3.7.7，采用正常工况对该段边坡进行顺层计算分析，由于该段地质复杂,且边坡高达57m，安全系数取1.30，代表性横断面顺层力计算汇总如下表：

表4 代表性断面顺层力检算结果

断面里程	顺层体面积/m2	顺层体密度/kN.m-3	安全系数K	顺层视倾角α	层面φ	层面C	下滑力 (沿层面) /kN.m-1	抗滑力 (沿层面) /kN.m-1	剩余下滑力/kN.m-1
K14+199	722	25.2	1.30	20	16	20	8256.3	7399.0	803.4
K14+300	819	25.2	1.30	20	16	20	9365.5	8647.8	672.5
K14+459	420	25.2	1.30	20	16	20	4802.8	3890.0	855.4
K14+601	397	25.2	1.30	21	16	20	4675.7	3692.9	917.0

4、主要加固措施

K14+150～+700段左侧路堑坡脚设置桩板墙加固,桩间距6m，桩长为12～21m，桩截面为1.5×2.5m～2×3m，共84根桩。墙顶边坡采用分级顺层清方，分级高度10m，第二级、第三级边坡坡面采用锚杆框架梁内客土植草防护，锚杆长8m，垂直坡面施作，第一级、第四级、第五级边坡坡面采用方格骨架内客土植草防护。K14+700～+900段左侧采用分级顺层清方，坡面采用方格骨架内客土植草防护。

图2 顺层加固代表性横断面图 图3 顺层加固平面图

6、结论

本文针对K14+150～K14+700段左侧路堑顺层工点，在详细的地勘基础上，综合分析了顺层的特性。在支挡工程设计中提出了针对性的工程处理措施。

参考文献

[1] JTG D30-2015,公路路基设计规范[S].

[2] GB50330-2013,建筑边坡工程技术规范[S].

[3] JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[4] 李安洪，周德培.顺层岩质边坡稳定性分析与支挡防护设计[M].北京：人民交通出版社，2011.

[5] 凌天清，曾得荣.公路支挡结构[M].北京：人民交通出版社，2006.

作者简介：杨敏（1987-），男，工程师，主要从事公路、铁路路基工程设计工作。